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南京工程學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院
繼續(xù)教育 學(xué)院（系） 數(shù)控技術(shù) 專(zhuān)業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)
一、題目及專(zhuān)題：
1、題目 冰箱調(diào)溫按鈕塑模設(shè)計(jì)
2、專(zhuān)題 模具設(shè)計(jì)、主要零、部件設(shè)計(jì)
二、課題來(lái)源及選題依據(jù)
課題來(lái)源：在大專(zhuān)階段，我們?cè)?jīng)進(jìn)行了《塑料模具技術(shù)》《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》的課程設(shè)計(jì)，根據(jù)類(lèi)似的某個(gè)零件作為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。
選題依據(jù)：認(rèn)真分析該零件的各部分細(xì)節(jié)，確定該零件關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題的解決方法，審查零件的有關(guān)尺寸、結(jié)構(gòu)、視圖、材料及技術(shù)要求的合理性，確定最合理的模具結(jié)構(gòu)。
三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
1．設(shè)計(jì)技術(shù)圖樣折合A0不少于二張。
2．選擇適當(dāng)?shù)男颓徊贾谩?
3. 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
4．澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5. 型腔壁厚和底板厚度的設(shè)計(jì)
6．模具外形尺寸的確定。
7．設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，字?jǐn)?shù)不少于10000字。
四、接受任務(wù)學(xué)生：
數(shù)控50305 班 姓名 許明
五、開(kāi)始及完成日期：
自 200 7 年 11 月 5 日 至 2008 年 1 月 11 日
六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名
院長(zhǎng)(系主任) 簽名
年 月 日
南京工程學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
設(shè)計(jì)（論文）題 目 冰箱調(diào)溫按鈕塑模設(shè)計(jì)
學(xué) 生 姓 名 許明
指 導(dǎo) 教 師 李超
2008年 1 月 11 日
摘要
進(jìn)行塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)首先要對(duì)成型制品進(jìn)行分析，再考慮澆注系統(tǒng)、型腔的分布、導(dǎo)向推出機(jī)構(gòu)等后續(xù)工作。通過(guò)制品的零件圖就可以了解制品的設(shè)計(jì)要求。對(duì)形態(tài)復(fù)雜和精度要求較高的制品，有必要了解制品的使用目的、外觀(guān)及裝配要求，以便從塑料品種的流動(dòng)性、收縮率，透明性和制品的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考慮注射成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性
關(guān)鍵詞：澆注系統(tǒng)，分型面，型腔，設(shè)計(jì)
目錄
一、產(chǎn)品介紹…………………………………………………………（1）
二、產(chǎn)品材料的選擇與配方設(shè)計(jì)……………………………………（1）
三、工藝參數(shù)的確定 …………………………………………… …(3)
四、設(shè)備的選擇 …………………………………………………… (4)
五、模具設(shè)計(jì) …………………………………………………………(5)
5.1、選擇制品的分面 …………………………………………(5)
5.2、型腔布置 …………………………………………………(5)
5.3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………………(6)
5.4、成型零件的設(shè)計(jì) ………………………………………(10)
5.5、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)置…………………………………………(14)
5.6、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ………………………………………(15)
5.7、模具調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)置 …………………………………(18)
5.8、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………………(19)
5.9、模具外形尺寸的確定 …………………………………(20)
5.10、注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核………………………………(20)
六、設(shè)計(jì)小結(jié) ………………………………………………………(22)
七、致謝……………………………………………………………（24）.
八、參考資料 ………………………………………………………（25）
第 27 頁(yè)
一、產(chǎn)品介紹
1、 產(chǎn)品名稱(chēng)：冰箱調(diào)溫按鈕
2、 產(chǎn)品用途：用于各種電氣系統(tǒng)的控制按鈕鍵
3、 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸（見(jiàn)產(chǎn)品圖[1]）
4、 生產(chǎn)量：月產(chǎn)量150萬(wàn)只。
5、 產(chǎn)品性能及使用要求：
（1） 外觀(guān)為原料本色，透明美觀(guān)；無(wú)其它雜色或斑點(diǎn)，表面平滑無(wú)裂紋、銀絲，無(wú)氣泡，無(wú)形變等缺陷；質(zhì)量輕，可減輕設(shè)備自重。
（2） 性能要求：收縮率不大于0.5%，吸水性不高于0.8，沖擊強(qiáng)度> 15 KG?cm2，彎曲強(qiáng)度>70 KG?cm2 .表面電阻系數(shù)<1×1013Ω;體積電阻系數(shù)<1015Ω?cm，馬丁耐熱溫度>70℃。
（3） 使用條件：使用溫度：室溫，220V用電場(chǎng)所；使用負(fù)荷：人工手指操作按壓力。
二、產(chǎn)品材料的選擇與配方設(shè)計(jì)
根據(jù)產(chǎn)品的使用要求和性能要求，選擇PSH-GN-095-06的樹(shù)脂作主原料，PS是所有塑料當(dāng)中最輕的一種，能減輕設(shè)的自重。透光率不低于88%，霧度約3%，折射率比較大具有特殊的光亮性。PS的拉伸、彎曲常規(guī)力學(xué)性能皆高于其它聚烯烴，是屬于硬而脆的材料，所以必須加入一些增韌劑以改善制品的柔韌性，加入量為15份。由于制品屬于透明塑件，無(wú)需加染色劑。如表—1
表2—1 PSH-GN-095-06樹(shù)脂性能參數(shù)表
項(xiàng)目
參數(shù)值
項(xiàng)目
參數(shù)值
相對(duì)密度
吸水性%
收縮率%
比體積率%
拉伸屈服強(qiáng)度Mpa
沖擊韌性KJ?m-2
1.05
0.04
0.7
0.95
48
20.6
拉伸彈性模量Mpa
馬丁耐熱溫度℃
熱變形溫度（1.82MPa）℃
體積電阻率Ω?cm
熔點(diǎn)℃
軟化溫度℃
2.8×103
52
92
1×1016
165
120
PS中文名：聚苯乙烯
英文名：Polystyrene
2.1、基本特性
聚苯乙烯是僅次于聚氯乙烯和聚乙烯的第三大塑料品種。聚苯乙烯無(wú)色透明、無(wú)毒無(wú)味，落地時(shí)發(fā)出清脆的金屬聲，密度為1.054g/cm3。聚苯乙烯的力學(xué)性能與聚合方法、相對(duì)分子質(zhì)量大小、定向度和雜質(zhì)量有關(guān)。相對(duì)分子質(zhì)量越大，機(jī)械強(qiáng)度起高。聚苯乙烯有優(yōu)良的電性能（尤其是高頻絕緣性能）和一定的化學(xué)穩(wěn)定性。能耐堿、硫酸、磷酸、10﹪~30﹪的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，但不耐硝酸及氧化劑的作用。對(duì)水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力。能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮類(lèi)和脂類(lèi)等。聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩。但耐熱性低，熱變形溫度一般在70~98 oC，只能
在不高的溫度下使用。質(zhì)地硬而脆，有較高的熱膨脹系數(shù)，因此限制了它在工程上的應(yīng)用。近幾十年來(lái)，發(fā)展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯為基體的共聚物，在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺點(diǎn)，又保留了它的優(yōu)點(diǎn)，從而擴(kuò)大了它的用途。
2.2、成型特性：
1.無(wú)定形料,吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力
2.流動(dòng)性較好， 溢邊值0.03mm左右，防止出飛邊。
3.塑件壁厚應(yīng)均勻，不宜有嵌件，(如有嵌件應(yīng)預(yù)熱)，缺口，尖角，各面應(yīng)圓滑連接
4.可用螺桿或柱塞式注射機(jī)加工，噴嘴可用直通式或自鎖式。
5.宜用高料溫，模溫、高注射壓力，延長(zhǎng)注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔、變形（尤其對(duì)厚壁塑件），但料溫高易出銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性差。
6.可采用各種形式澆口，澆口與塑件應(yīng)圓弧連接，防止去除澆口時(shí)損壞塑件，脫模斜度宜取2度以上，頂出均勻以防止脫模不良發(fā)生開(kāi)裂、變形，可用熱澆道結(jié)構(gòu)。
2.3、綜合性能：
熱變形溫度： 65oC ---- 96oC
屈服強(qiáng)度: 35~63 MPa
抗拉強(qiáng)度: 35~63 MPa
斷裂伸長(zhǎng)率 1.0%
拉伸彈性模量： 2.8~3.5 GPa
抗彎強(qiáng)度： 61~98MPa
抗壓強(qiáng)度： 80~112 MPa
2.4、PS的成形條件：
注射機(jī)類(lèi)型： 螺桿式
預(yù)熱： 溫度 60~75 oC
時(shí)間 2h
料筒溫度： 前段 170~190oC
后段 140~160oC
模具溫度： 32~65 oC
成形時(shí)間： 注射時(shí)間 15~45s
高壓時(shí)間 0~3s
冷卻時(shí)間 15~60s
總 周 期 40~120s
注射壓力： 60~110Mpa
螺桿轉(zhuǎn)速： 48（r/min）
參照樹(shù)脂性能對(duì)照產(chǎn)品性能與使用要求可知， PSH-GN-095-06能滿(mǎn)足要求，故除加增強(qiáng)劑外不需加其它助劑配方，即可生產(chǎn)產(chǎn)品。
三、工藝參數(shù)的確定
3.1、注射量計(jì)算
根據(jù)一次注射出的產(chǎn)品和澆注系統(tǒng)的體積進(jìn)行計(jì)算
V實(shí)=6(V塑+ V分)+ V主
V塑=?πd12×2+?π(d22- d32)×1+ ?πd22×0.5
=?π(13.5)2×2+?π(102- 62)×1+ ?π102×0.5
=316㎜3
V分=π×(d/2)2×h=3.14×4×10=12.56㎜3
V主=?πh(r2+Rr+R2)=?π×35(1.752+1.75×3+32)=634.2
V主=6(376+12.56)+634.2=2965.56㎜3=2.966㎝3
3.2、鎖模力計(jì)算：
根據(jù)[3]：F=K P A
根據(jù)PS的流動(dòng)性和模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取K=0.6；注射壓力考慮采用多型腔注射，壓力應(yīng)高些，取P=60MPa/cm2。A表示表示成型面積
A的計(jì)算：A= ?πd2=0.25×13.52=1.4316cm 2
F=K P A=0.6×60×1.4316=51.696KN
3.3、保壓時(shí)間的計(jì)算:
T保=0.3(S+2S2)=0.3×(2+2×32)=3s
3.4、冷卻時(shí)間的計(jì)算:
T冷=[S2/π2k]×in[8(Ts-Tm)/π(TE-Tm)]=3s
3.5、塑化時(shí)間的計(jì)算:
T塑=一次注射量/塑化能力=2.3/10=0.23s
Ts—成型溫度[5] Tm—模具溫度
TE—脫模溫度 α—熱擴(kuò)散系數(shù)（㎡/h），取 3.2×1
表3—1注射工藝控制參數(shù)
項(xiàng)目
控制部位
控制參數(shù)
備注
溫度（℃）
干燥
60
[5]P237附D
料筒后段
150±5
料筒中段
180±5
料筒前段
160±5
噴嘴
150±5
模具
60±5
壓力(Map)
塑化背壓
<20
注射壓力
60
保壓壓力
30~40
鎖模力（噸）
52
時(shí)間（秒）
干燥時(shí)間
2h
注射時(shí)間
0.2
保壓時(shí)間
3
冷卻時(shí)間
3
開(kāi)合模時(shí)間
5
成型周期
12
四、設(shè)備的選擇
4.1、注射機(jī)的選擇
（1）注射量的確定
由工藝參數(shù)的確定中已知一次注射量為2.4cm3
射機(jī)的公稱(chēng)注射量Q為：Q＝2.4×1.2＝2.88cm3
取注射機(jī)的公稱(chēng)注射量為~~3 cm3
（2）鎖模力的計(jì)算
由工藝參數(shù)的確定中已知為（ 0.6）噸，成型面積為（ 1.4316 ）cm2
（3）所需注射機(jī)臺(tái)數(shù)的計(jì)算
由月產(chǎn)量和注射機(jī)的生產(chǎn)能力（成型周期）及考慮設(shè)備利用率求出:
本產(chǎn)品生產(chǎn)工作制度設(shè)計(jì)為24h三班工作制，設(shè)備24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備利用率設(shè)為0.85，根據(jù)如前初設(shè)的工藝控制參數(shù)成型周期約為12秒，生產(chǎn)模具一模六件，則所需注射機(jī)臺(tái)數(shù)為:
÷（×6×0.85） =1.36（臺(tái)） 取整數(shù)值2臺(tái)
根據(jù)以上計(jì)算出的公稱(chēng)注射量（ 3）cm3, 鎖模力（ 0.6 ）噸，成型面積選用 SYS-10型號(hào)注射機(jī)）數(shù)量為（2 ）臺(tái)。
表4—1注射機(jī)技術(shù)性能參數(shù)表
項(xiàng)目
單位
參數(shù)
備注
理論注射量
cm3
10
注射壓力
Map
150
最大注射面積
cm2
90
鎖模力
KN
15
最大模具厚度
㎜
180
最小模具厚度
㎜
100
模板行程
㎜
120
噴嘴球半徑
㎜
12
噴嘴口半徑
㎜
2.5
五、模具設(shè)計(jì)
5.1選擇制品的分型面[5]
分型面應(yīng)設(shè)置在零件截面最大的部位，塑件冷卻時(shí)會(huì)因?yàn)槭湛s作用而包覆在凸模上，故從塑件脫模件精度要角度考慮，應(yīng)有利于塑件滯留在動(dòng)模一側(cè)，以便于脫模，而且不影響塑件的質(zhì)量和外觀(guān)形狀，以及尺寸精度。如A-A面，箭頭的朝向代表動(dòng)模的位置，塑料包整動(dòng)模天型芯而留在動(dòng)模，模分型如下圖：
分型如下圖：
圖5-1 分型面
5.2、型腔布置
已知的體積V塑或質(zhì)量W塑 ，又因?yàn)榇水a(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的小型塑件，綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機(jī)的型號(hào)選擇，初步確定采用一模六腔平衡式排列；根椐制品的形狀，在模板上的的排列形式為圓形。以確保制品的均一和穩(wěn)定，而且型腔布置與澆口開(kāi)設(shè)部位也非常對(duì)稱(chēng)，這樣防止了模具承受偏載而產(chǎn)生的溢料現(xiàn)象。
排布圖如下圖所示：
圖5—2型腔布置
5.3、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括主流道、分流道、澆口、冷料井和拉料桿的設(shè)計(jì)。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)保證塑件熔體的流動(dòng)平穩(wěn)、流程應(yīng)盡量短、防止型芯變形、整修應(yīng)方便、防止制品變形和翹曲、應(yīng)與塑件材料品種相適用、冷料穴設(shè)計(jì)合理、盡量減少塑料的消耗。
根據(jù)塑件的形狀采用推桿推出。
5.3.1主流道及主流道襯套[5]
主流道的主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
a、 在模具結(jié)構(gòu)的允許的情況下，L盡量短，一般小于60mm，過(guò)大則會(huì)影響熔體的順利充型。
b、 主流道大端呈圓角，以減少料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力，
c、 大多數(shù)情況下，將主流道和定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上，主流道襯套采用H7/m6過(guò)渡配合，與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合。
d、 主流道襯套選用T8、T10制造，熱處理強(qiáng)52~56HRC。
e、 定位環(huán)固定螺釘一般取M6~M8，螺釘一般選用兩個(gè)以上。
R =噴嘴球面半徑+2~3=12+3=15mm d=噴嘴孔徑+1=2.5+1=3.5mm
a=4° r=1mm D=6mm
圖5—3 主流道及主流道襯套的結(jié)構(gòu)
5.3.2分流道[3]
a:分流道截面和尺寸
選用U形分流道截面,表面積/體積比小,冷卻速度慢最低,熱量及摩擦損失小,進(jìn)料流中心冷凝慢,有利于保壓
尺寸的確定:根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定分流道的直徑[5]
D=0.2654×(m)?（L）? m—流經(jīng)分流道的塑料量(g)
L—分流道的長(zhǎng)度(mm) D—分流道直徑(mm)
查資料得部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍:苯乙烯是3.5~10之間
根據(jù)實(shí)際情況取D=5mm
圖5—4 分流道截面形狀
b:分流道布置
根據(jù)型腔的布置,分門(mén)巴道貌岸然也是選用平衡式布置,其長(zhǎng)度、形狀和斷面尺寸都必須對(duì)應(yīng)相等，以保證塑件在強(qiáng)度、性能及質(zhì)量上的一致性。
分流道表面粗糙度Ra一般為1.6um
圖5—5 分流道的布置
C、澆口[5]：各澆口的尺寸計(jì)算[1]
α=2° l=1㎜ r=2㎜
經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算h=nt=0.6×2.5=2.5 n—塑料系數(shù),PS為3.6
b=n(A) ?/30=0.2
圖5—6 澆口尺寸
D、冷料井[6]
結(jié)構(gòu)及尺寸：
圖5—7 冷料井
d=6㎜ H1=(5/4)d=8㎜
H2=(3/4)d=5㎜ α=20°
E、拉料桿[3]
拉料桿的結(jié)構(gòu)：
圖5—8 拉料桿的結(jié)構(gòu)
下圖為主流道的拉料桿組合形式，同時(shí)還具有脫除主流道凝料的作用。一般拉料桿安裝在主流道的對(duì)面，開(kāi)模時(shí)，拉料桿將主流道凝料拉出。
d= 6 公差為0.015 ,與拉料桿配合的型板孔
配合長(zhǎng)度M1=(1.5~2)d =10 D= 10 H=4 M根據(jù)模板尺寸確定
圖5-9 拉料桿的組合形式
5.4、成型零件的設(shè)計(jì)
5.4.1成型零件的工作尺寸的計(jì)算
根據(jù)塑件形狀簡(jiǎn)單，體積較小，適宜采用整體式型腔，見(jiàn)圖[2]和圖[3]，組合式型芯見(jiàn)圖[4]。這種形式的型腔形狀簡(jiǎn)單，牢固可靠，不易變形，成型塑件的質(zhì)量較好。、本產(chǎn)品為PS制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，此產(chǎn)品采用6級(jí)精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù)x取值可在0.5~0.75的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機(jī)械加工的型腔和型芯的制造公差可達(dá)到IT７～I(xiàn)T８級(jí)，綜合參考，相關(guān)計(jì)算具體如下：
收縮率Sax=0.8% Sin=0.6%
平均收縮率為S=0.7%,
圖5—10 塑件成型尺寸
如上圖所示塑件尺寸單位/mm
已知D=13.50-0.24 D1=100-0.16 H1=1.50-0.16
H2=20-0.16 H3=1.50-0.16 d=6+0.20 h=1+0.160
①型腔尺寸: Dm=[D(1+S）-0.75Δ]0+δz
=[13.5(1+0.007)-0.75×0.24]0+0.043
=13.40+0.043
Dm1=[D m1（1+S）-0.75Δ]0+δz
=[10(1+0.007)-0.75×0.16]0+0.036
=9.99540+0.036
Hm1=[H 1（1+S）-0.667Δ]0+δz
=[1.5(1+0.007)-0.667×0.16]0+0.025
=1.4040+0.025
Hm2=[H 2（1+S）-0.667Δ]0+δz
=[2（1+0.007）-0.667×0.16]0+0.025
=1.9070+0.025
Hm3=[H3（1+S）-0.667Δ]0+δz
=[1.5（1+0.007）-0.667×0.16]0+0.025
=1.4040+0.025
②型芯尺寸
dm=[d （1+S）＋0.75Δ] 0-δz
=[6(1+0.007)-0.75×0.2]-0.0360
=6.19-0.0360
hm=[h（1+S）＋0.667Δ] 0-δz
=[1(1+0.007)-0.667×0.16]-0.0250
=1.017-0.0250
5.4.2型腔壁厚和底板厚度計(jì)算
注射成型過(guò)程中,型腔主要承受塑料熔體的壓力, 如注射壓力、保壓力、合模力和脫模力等，因此模具的型腔必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度,如果型腔壁厚和底板厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)型腔材料的許應(yīng)力時(shí),型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開(kāi)裂。與此同時(shí),若剛度不足將導(dǎo)致過(guò)大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔由外膨脹或溢料間隙，從而導(dǎo)致整個(gè)模具失效或無(wú)法達(dá)到技術(shù)質(zhì)量要求，因此必須對(duì)型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。
型腔板采用調(diào)質(zhì)鋼45，彈性模量E=2×105MPa 強(qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力σ=160MPa
型腔壓力=50 Map 型腔半徑r=6.75㎜ h=3.5㎜
由表3.4-16對(duì)于中粘度塑料PS，模具制造精度IT9級(jí)時(shí)，有許用變形量[δ]
[δ]=25i 且W=H=3.5㎜
I 2 = 0.45w0.2 +0.001w=0.58㎜
所以[δ]=25×0.666=14.54um=0.0145㎜
圖5—11 圓形整體型腔
①整體式圓筒型腔壁厚[6]
A 按鋼度計(jì)算:
按強(qiáng)度計(jì)算：
①整體式圓筒型底板厚度
B 按鋼度計(jì)算
按強(qiáng)度計(jì)算
公式分別計(jì)算出相應(yīng)的值為：
按強(qiáng)度計(jì)算得： S=4.27㎜ hs=3.28㎜
按剛度計(jì)算得：s=1.55mm hs=0.76mm
比較強(qiáng)度和剛度條件計(jì)算結(jié)果,取整體式圓筒形型腔壁厚為15㎜。
按強(qiáng)度的剛度分別計(jì)算取底板厚度為18㎜。
5.4.3支承板的強(qiáng)度
常規(guī)結(jié)構(gòu)凹模做在定模上，型芯固定在動(dòng)模上。支承板與墊塊構(gòu)成橋形，承受型芯投影注射壓力，因此支承彈性變形量必須控制在允許的范圍之內(nèi)。
支承板的受力狀態(tài)可以簡(jiǎn)化為受均布荷重的簡(jiǎn)支梁
圖5—12 支承板的變形
支承板的厚度計(jì)算如下[2]：
=9[5×50×3.14×292/32×2.1×105×20×0.005]
=1.927㎝=20㎜
H---支承板的厚度 L---支承板在墊塊之間的跨度
P---型腔內(nèi)壓力表 R---凹模型腔半徑
B---支承板的寬度 E---鋼材的彈性模量一般為2.1×105
y---支承板允許最大彎曲變形量,一般取0.005㎝
其整體形狀與尺寸見(jiàn)圖[5]
5.4.4墊塊的設(shè)計(jì)[2]
墊塊設(shè)在支撐板與動(dòng)模座板之間,可以減少動(dòng)模座板的變形,或可減少動(dòng)模座板的厚度.
L=50㎜ D=30㎜
螺釘直徑選用M10, d1=11㎜ d2=16㎜ H=11㎜
5.5、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)置
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套，主要作用是導(dǎo)向、定位、承受一定的側(cè)壓力。，導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定?；蛏舷履：夏r(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。
導(dǎo)柱導(dǎo)套的選擇：
一般在注射模中，動(dòng)、定模之間的導(dǎo)柱既可設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，也可設(shè)置在定模一側(cè)，視具體情況而定，通常設(shè)置在型芯凸出分型面最長(zhǎng)的那一側(cè)。導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具的尺寸選用，必須保證足夠的強(qiáng)度、剛度和足夠的抗彎強(qiáng)度。
導(dǎo)柱設(shè)計(jì)要點(diǎn)：①長(zhǎng)度：導(dǎo)柱導(dǎo)向的長(zhǎng)度應(yīng)該比凸模端高出10㎜。
②形狀：導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)，以使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。
③材料：導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌不易折斷的內(nèi)芯。因此多采用T8、T10鋼（經(jīng)淬火處理），硬度為50—55HRC。
④數(shù)量及分布：導(dǎo)柱應(yīng)合理均勻分布在模具的分型面上，根據(jù)此模具形狀，數(shù)量為四根。固定部分粗糙度Ra=0.8um,導(dǎo)向部分Ra=0.5um
⑤配合精度:固定端與模板之間采用H7/m6的過(guò)渡配合,導(dǎo)柱導(dǎo)向部分采用H7/m6的間隙配合.
導(dǎo)柱尺寸
圖5—13 導(dǎo)柱
導(dǎo)套設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
（1） 形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)柱孔最好做好通孔，以利于排出孔內(nèi)空氣及殘?jiān)鼜U料。
（2） 材料 導(dǎo)套用導(dǎo)柱相同的材料或銅合金耐磨材料制造，其硬度一般低于導(dǎo)柱硬度。導(dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8um。
（3） 固定形式及配合精度 直導(dǎo)套用H7/r6的配合鑲?cè)肽０?，為了增加?dǎo)套鑲?cè)氲睦喂绦苑乐箤?dǎo)套被拉出來(lái)。
圖5—14 導(dǎo)套
5.6、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[6]
5.6.1脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：
為了保證塑件在頂出過(guò)程中不變形或不損壞，必須正確分析塑件對(duì)模腔粘附力的大小及所在部位。以便選擇合適的頂出方式，和頂出裝置。頂出位置應(yīng)設(shè)在頂出阻力大的地方，根據(jù)此塑件的形狀，零件的推出阻力不大，將推桿設(shè)在?6孔的內(nèi)部，推桿參與成型，此類(lèi)推桿又稱(chēng)為成型推桿。
5.6.2脫模力的計(jì)算[6]
脫模力Fe由兩部分組成，即：Fe=Fc+Fb
Fc---克服塑料件對(duì)型芯包整的脫模力，N
Fb---一端封閉殼體需克服的真空阻力，N
其中 Fb=0.1Ab Ab---型芯的斷面面積,㎜2
Ab=0.25×3.14×d2=28.26㎜2
所以 Fb=2.86N
已知rcp=3㎜ t=2㎜ h=1㎜ β=0
E=2.8×103 MPa f=0.4 v=0.32 s=0.007
λ=rcp/t=3/2=1.5<10為厚壁圓筒塑料件
= 60.4N
所以: Fe=Fc+Fb=60.4+2.826=63N
E—塑料材料的拉伸彈性模量,MPa S—塑料的平均收縮率
ν—塑料材料的泊松比 β—型芯的脫模斜度
h—型芯脫模方向高度 κf—脫模斜度修正系數(shù)
κλ—厚壁塑料的計(jì)算因子
= 60.4N
所以: Fe=Fc+Fb=60.4+2.826=63N
E—塑料材料的拉伸彈性模量,MPa S—塑料的平均收縮率
ν—塑料材料的泊松比 β—型芯的脫模斜度
h—型芯脫模方向高度 κf—脫模斜度修正系數(shù)
κλ—厚壁塑料的計(jì)算因子
5.6.3推桿脫模機(jī)構(gòu)[2]
推桿直接與塑件接觸,開(kāi)模后將塑件推出,此成型推桿除了推出塑件之外還參與塑件局部成型,即作為型芯。
推桿的計(jì)算公式:圓形推桿的直徑可由歐拉公式簡(jiǎn)化得
=1.2㎜
d—推桿直徑 E—推桿材料的彈性模量,MPa
L—推桿長(zhǎng)度 F脫—塑件的脫模力
κ—安全系數(shù)取1.5 ?—為推桿長(zhǎng)度系數(shù)
n—推桿數(shù)量
推桿直徑確定后還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核,其計(jì)算式為
[σ壓]—為推桿材料許用力,MPa
[σs]—推桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度,N/cm2,一般中碳鋼的σs為3200 N/m
=37<3200N/m
所以此材料合符要求,推桿的具體形狀及尺寸見(jiàn)型芯圖[4]
5.6.4推桿位置
推桿應(yīng)設(shè)置于有效部位，根據(jù)此塑件形狀，可將推桿設(shè)置在凹模內(nèi)部，從投影面上看，如下圖應(yīng)在陰影部位范圍之內(nèi)。
圖5—15 推桿位置布置
推桿的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
（1）推桿和模體的配合性質(zhì)一般為H8/f7，以保證同軸度，配合長(zhǎng)度一般為走私的（1.5~2）倍,但至少要大于15㎜
（2）推桿材料多用45鋼,T8、T10碳素工具鋼，淬火硬度為HRC50以上，
（3）表面粗糙度在Ra1.6以下.
5.6.5復(fù)位機(jī)構(gòu)
為了使推出機(jī)構(gòu)合模后能回到原來(lái)的位置,推出機(jī)構(gòu)通常設(shè)有復(fù)位桿,復(fù)位桿在結(jié)構(gòu)上與推桿相似,所不同的是與與模板的間隙比較大,同時(shí)復(fù)位桿頂面不應(yīng)高出分型面.復(fù)位桿的材料選用一般T8、T10，淬火55-60HRC。
頂桿長(zhǎng)度計(jì)算如下[6]：H=（H凸+δ1）+H動(dòng)模+H墊塊-H頂墊
=（1+0.1）+30+50-13=67.1㎜
圖5—16 復(fù)位桿的結(jié)構(gòu)與裝配尺寸
5.7、模具調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)置
基本原則：熔體熱量95%由冷卻介質(zhì)（水）帶走，冷卻時(shí)間占成型周期的2/3。
5.7.1、注射模冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
1）冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大，型腔表面的溫度與冷卻水道的數(shù)量、截面尺寸及冷卻水的溫度有關(guān)。
2）冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等：
當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水道到型腔表面最好距離相等，但是當(dāng)塑件不均勻時(shí)，厚的地方冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)近一些，間距也可適當(dāng)小一些。一般水道孔邊至型腔表面的距離應(yīng)大于10mm，常用12~15mm.
3）澆口處加強(qiáng)冷卻
塑料熔體充填型腔時(shí)，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度就越低，因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻，通常將冷卻水道的入口處設(shè)置在澆口附近，使?jié)部诟浇哪＞咴谳^低溫度下冷卻，而遠(yuǎn)離澆口部分的模具在經(jīng)過(guò)一定程度熱交換后的溫水作用下冷卻。
4）冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量小 ：
如果冷卻水道較長(zhǎng)，則冷卻水出、入口的溫差就比較大，易使模溫不均勻，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起注意。
冷卻水道的總長(zhǎng)度的計(jì)算可公式：Lw=Aw/π
Lw——冷卻水道總長(zhǎng)度 Aw——熱傳導(dǎo)面積 Dw——冷卻水道直徑
5）冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置：
聚苯乙烯的收縮率較小，水道應(yīng)盡量沿著收縮方向設(shè)置。冷卻水道的設(shè)計(jì)必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道要易于加工清理一般水道孔徑為10mm左右，不小于8mm。根據(jù)此套模具結(jié)構(gòu)，采用孔徑為8mm的冷卻水道。
冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
根據(jù)塑料制品形狀及其所需冷卻效果，冷卻回流可選擇直通式既簡(jiǎn)單流道式，這是生產(chǎn)過(guò)程中最常用的形式。
其具體結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖所示：
冷卻水孔直徑d=8㎜，兩水孔的中心距C=20㎜
圖5—17 直通式冷卻系統(tǒng)
5.7.2、加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
需要設(shè)置加熱系統(tǒng)的一般是對(duì)模具溫度要求在80℃以上、熔融黏度高、流動(dòng)性差的熱塑性塑料，或者是熱固性塑料。而PS對(duì)模溫的要求只需60℃以下，且是屬于熔融黏度低、流動(dòng)性好的熱塑性塑料，所以此模具對(duì)加熱系統(tǒng)的設(shè)置可以不予考慮。
5.8、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.8.1排氣槽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí),必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈,一方面將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問(wèn)題。有時(shí)在注射成型過(guò)程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強(qiáng)度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開(kāi)設(shè)溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。
通常中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用推桿、活動(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙為0.03~0.05mm。
5.8.2排氣槽的設(shè)置[4]
排氣槽應(yīng)開(kāi)設(shè)在型腔最后被充滿(mǎn)的地方，最好是在分型號(hào)面上，因?yàn)榉中兔嫔吓艢獠郛a(chǎn)生的毛邊也很容易隨塑件脫出。排氣槽的出口不要正對(duì)操作人員，與塑件的深度不應(yīng)超過(guò)塑料的溢料值，其斷面為矩形或梯形。
圖5—18 排氣槽系統(tǒng)
1—分流道 2—澆口 3—排氣槽
4—導(dǎo)向溝 5—分型面
5.9、模具外形尺寸的確定
圖5—19 模具外形尺寸
5.10、注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
5.10.1注射量的校核
為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于本注射機(jī)的公稱(chēng)注射量，既：V實(shí)≦V公=0.8×10=8㎝3
V實(shí)—實(shí)際塑料(包括澆注系統(tǒng)凝料)的總體
所以V實(shí)=6(V塑+ V分)+ V主
V塑=316㎜3
V分=π×(d/2)2×h=3.14×4×10=12.56㎜3
V主=?πh(r2+Rr+R2)=?π×35(1.752+1.75×3+32)=634.2
V主=6(376+12.56)+634.2=2965.56㎜3=2.966㎝3<8㎝3
所以注射量滿(mǎn)足要求
5.10.2鎖模力的校核
鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力,當(dāng)高壓與塑料熔體充填模腔時(shí),會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型號(hào)力,為此,注射機(jī)的額定鎖模力必須大于該脹型力, 既：
F鎖≧F脹=A分×P型[5]
F鎖—注射機(jī)的額定鎖模力
P型—模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力表MPa，通常為20~30MPa，在此取25MPa
A分—塑料和澆注系統(tǒng)在分型號(hào)面上的投影面積之和，㎜2
A分=?πd2=0.25×3.14×13.52=143.1㎜2
故：F脹=A分×P型=143.1×25=3.58KN< F鎖=15KN
5.10.3注射壓力校核
該項(xiàng)工作是校核所選注射機(jī)的公稱(chēng)壓力P公能否滿(mǎn)足塑成型時(shí)所需要的注射壓力Po，成型時(shí)所需的壓力一般由塑料流動(dòng)性，塑件的結(jié)構(gòu)和壁厚，以及澆注系統(tǒng)類(lèi)型等因素決定。其值一般為70~150 MPa
通常要求：P公≧Po[5]
聚苯乙烯的Po為100 MPa〈 P公=150 MPa
5.10.4模具厚度校核
模具厚度Hm=160㎜ Hmax=180㎜ Hmin=100
故： Hmin
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